فهرست مطالب

علوم و مهندسی سطح ایران - پیاپی 48 (تابستان 1400)
  • پیاپی 48 (تابستان 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/06/23
  • تعداد عناوین: 4
|
  • مهسا فخارپور*، فاطمه میرجلیلی، وحید گلشن صفحات 1-10

    در این تحقیق کاشی های بدنه با پوشش های TiO2 و TiO2-Ag با درصدهای وزنی مختلف به روش سل- ژل و غوطه وری پوشش داده شدند. مشخصات ساختاری نمونه ها با استفاده از XRD و EDS فاز روتایل TiO2 و Ag2O3 را نشان داد. بررسی های ریز ساختاری با استفاده از FESEM نشان داد که با افزایش درصد وزنی تیتانیوم دی اکسید و نیترات نقره اندازه ذرات کاهش می یابد. خواص ضدباکتریایی نمونه ها با مقادیر مختلف نیترات نقره و تیتانیوم دی اکسید توسط دو باکتری گرم مثبت Staphylococcus aureus ATCC 6538 و باکتری گرم منفی Escherichia coli ATCC 25922 تحت نور مریی بررسی شدند. نتایج نشان داد که درصد کاهش باکتری های S. aureus و E. coli توسط پوشش های TiO2-Ag به ترتیب %99 و %98 می باشد. رفتار ترشوندگی پوشش ها با اندازه گیری زاویه تماس به دست آمد. با دوپ کردن نانوذرات نقره به تیتانیوم دی اکسید زاویه تماس کاهش یافته و رفتار نمونه ها از آبدوستی به فوق آبدوستی تغییر می یابد.

    کلیدواژگان: تیتانیوم دی اکسید، نقره، آبدوستی، ضدباکتریایی
  • محمدعلی کریمی*، مسعود سلطانی، حسن حسن زاده، علیرضا بهزادی، نسا زمانی بختیاروند، علی شفیعی صفحات 11-26

    آلیاژهای آلومینیوم به ویژه آلیاژ آلومینیوم 5083 دارای کاربردهای گسترده ای در صنایع دریایی هستند. یکی از کاربردهای مهم این آلیاژ در مقاطع آب بند و در معرض سایش می باشد. اعمال پوششی مناسب در سطح این آلیاژها می تواند از آن ها در برابر سایش به عنوان یکی از مهم ترین مکانیزم های تخریب این قطعات محافظت کند. در این پژوهش، پوشش اکسید آلومینیوم آندی متخلخل با روش آندایزینگ سخت بر روی آلیاژ آلومینیوم 5083 ایجاد شد. فرآیند آندایزینگ در دمای صفر درجه سانتی گراد، در محیط سولفوریک اسید و با ولتاژهای 20، 27 و 35 ولت انجام شد. به منظور بررسی خواص پوشش ها ریز سختی سنجی، زبری سنجی و ضخامت پوشش ها اندازه گیری شد. آزمون پین روی دیسک و چسبندگی بر روی نمونه های پوشش داده شده انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که فرآیند آندایزینگ باعث تشکیل پوشش آلومینای آمورف متخلخل بر روی سطح آلیاژ آلومینیوم 5083 می شود. افزایش ولتاژ آندایزینگ باعث افزایش تخلخل در سطح پوشش می شود که به تبع آن زبری سطح افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش ولتاژ، به دلیل بیشتر شدن نرخ انحلال زیرلایه آلیاژ آلومینیوم 5083 ضخامت و سختی پوشش افزایش یافت. بررسی های میکروسکوپی جهت ارزیابی کیفی چسبندگی، نشان دهنده چسبندگی مناسب پوشش اکسید آلومینیوم آندی بود. انجام فرآیند آندایزینگ موجب بهبود قابل توجه رفتار تریبولوژیکی (حداقل بیش از 20 برابر) آلیاژ آلومینیوم 5083 شد. تصاویر SEM و نتایج آنالیز EDS از سطوح سایش و ذرات سایشی نشان داد که مکانیزم غالب سایش در زیرلایه آلیاژ آلومینیوم 5083 سایش خراشان و سایش ورقه ای بوده و مکانیزم غالب سایش پوشش های اکسید آلومینیوم سایش چسبان و ورقه ای می باشد.

    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم 5083، اکسید آلومینیوم آندی متخلخل، ریزسختی، چسبندگی، رفتار تریبولوژیکی
  • مسلم طیبی*، فرانک محرمی، وحید عبدالله زاده، مهری صمدی صفحات 27-33

    فرآیند کوینچ-پولیش-کوینچ یک تکنولوژی دمای پایین در حمام نمک مایع و نوعی فرآیند برای اصلاح سازی سطح فلزات به منظور افزایش مقاومت به خوردگی و سایش می باشد. در پژوهش حاضر نقش لایه های ترکیبی و اکسیدی بر ریزسختی و خوردگی فولاد CK67 مورد بررسی قرار گرفت. عملیات QPQ با نیتراسیون در دمای 580 درجه سانتی گراد به مدت 120 دقیقه و سپس عملیات اکسیداسیون بعد از آن در دمای 380 درجه سانتی گراد به مدت 20 دقیقه انجام شد. مشخصه یابی سطح اصلاح شده توسط میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی، آزمون ریزسختی، آنالیز تفرق اشعه ایکس و آزمون خوردگی انجام شد. لایه سطحی بعد از عملیات QPQ شامل نیتریدهای اپسیلون، گاما پرایم، آهن و مگنتیت می باشد. نتایج نشان داد که نیتراسیون و همچنین عملیات اکسیداسیون بعدی موجب بهبود خواص خوردگی و همچنین ریزسختی نسبت به فولاد بدون عملیات QPQ می شود. بیشترین ریزسختی با مقدار 587 ویکرز حاصل شد که نسبت به نمونه بدون عملیات QPQ تقریبا 6/2 برابر افزایش نشان داد.همچنین بعد از 144 ساعت آزمون پاشش نمک محصولات خوردگی بر روی پوشش مشاهده شد.

    کلیدواژگان: عملیات QPQ، فولاد CK67، ریزسختی، مقاومت به خوردگی
  • فرزاد یزدی*، علیرضا نصراصفهانی، سعیدرضا بخشی صفحات 35-45

    با توجه به کاربرد وسیع آلیاژهای آلومینیوم در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و مقاومت به خوردگی کم آن ها در محیط های خورنده، لازم است سطح این آلیاژها را با استفاده از یک روش پوشش دهی ارزان در برابر خوردگی مقاوم نمود. در این پژوهش از روش پوشش دهی در محیط آبی درون اتوکلاو بر سطح آلیاژ آلومینیوم 6061 استفاده شد و مقاومت به خوردگی آن مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های تمیز شده درون اتوکلاو قرار داده شد. آنگاه با کنترل دما، زمان و فشار، پوشش اکسیدی/ هیدروکسیدی بر روی سطح ایجاد شد. الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که این پوشش به طور کلی شامل فاز AlO (OH) می باشد. تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) سطح پوشش نشان داد که نانوکریستال های مکعبی به طور متراکم در تمام سطح تشکیل شده اند. آزمون میکروسختی سنجی ویکرز نیز نشان داد که پوشش ایجاد شده نرم بوده و تاثیری در میزان سختی سطح نداشته است؛ لکن منحنی های پلاریزاسیون تافل نشان داد که چگالی جریان خوردگی زیرلایه های پوشش ایجاد شده به طور قابل توجهی کاهش و پتانسیل خوردگی مثبت تر شده است. با افزایش پارامترهای دما، زمان و فشار اتوکلاو، ضخامت پوشش افزایش و چگالی جریان خوردگی کاهش یافته است. همچنین نتیجه گرفته شد که روش پوشش دهی در محیط آبی درون اتوکلاو در حالت مایع و غوطه ور به دلیل بالاتر بودن فشار اتوکلاو نسبت به حالت بخار آب روشی مطلوب تر است. این موضوع نشان دهنده آن است که مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 با استفاده از این روش پوشش دهی به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: آلومینیوم 6061، مقاومت به خوردگی، اتوکلاو، پوشش اکسیدی، هیدروکسیدی، پلاریزاسیون
|
  • Mahsa Fakhsrpour, Fatemeh Mirjalili, Vahid Golshan Pages 1-10

    In this study, tiles were coated with TiO2 and TiO2-Ag in different weight percentages by sol-gel and immersing method. The structural characteristics of the samples by XRD and EDS showed the rutile phase of TiO2 and Ag2O3. Microstructural studies using FESEM showed that the grain size decrease d with increasing of titanium dioxide and silver nitrate. The antibacterial properties of the samples with different amounts of silver nitrate and titanium dioxide were investigated by two types of gram-positive bacteria Staphylococcus aureus ATCC 6538 and gram-negative bacteria Escherichia coli ATCC 25922 under visible light. The results showed that the percentage of reduction of S. aureus and E. coli bacteria by TiO2-Ag coatings was 99% and 98%, respectively. The wettability behavior of the coatings was obtained by measuring the contact angle. Doping silver nanoparticles with titanium dioxide reduces the contact angle and the samples behavior changes from hydrophilic to super-hydrophilic.

    Keywords: Titanium dioxide, Silver, Hydrophilic, Antibacterial
  • Mohammadali Karimi, Masoud Soltani, Hassan Hassanzadeh, Ali Shafyei, Alireza Behzadi, Nesa Zamani Bakhtiarvand Pages 11-26

    In this study, the aluminum oxide coating was applied on 5083 Aluminum alloy by hard anodizing method in sulfuric acid. M icrostructural investigations showed that anodizing process leads to the formation of porous amorphous alumina coating on the surface of 5083 aluminum alloy. The porosity of the coating surface increases by increasing the anodizing voltage, leading to an increment in the surface roughness. In addition, as the voltage increased, the thickness and hardness of the coating increased due to the higher dissolution rate of the 5083 Al alloy substrate. M icroscopic examinations were indicant of appropriate adhesion of the aluminum oxide coatings. The anodizing process significantly improved the tribological behavior (at least more than 20 times) of 5083 aluminum alloy. M icroscopic analysis showed that the main wear mechanisms of 5083 aluminum alloy were abrasion and delamination and the dominant wear mechanisms in aluminum oxide coatings were adhesive and delamination.

    Keywords: 5083 Aluminum Alloy, Porous Anodic Aluminum Oxide, Micro-hardness, Adhesion, Tribological behavior
  • Moslem Tayyebi, Faranak Moharami, Vahid Abdollahzadeh, Mehri S amadi Pages 27-33

    Quench-Polish-Quench(QPQ) is a low temperature process in a liquid salt bath and is used for modifying the surfaces of metals to enhance corrosion and wear resistance. In this research, the effects of the compound and oxide layers on microstructure and corrosion properties of steel CK67 were investigated. The QPQ process was carried out by nitriding at 580°C for 120 minutes, followed by the oxidation treatment at 380°C for 20 minutes. The modified surface was then studied by using optical microscopy (OM ), scanning electron microscopy (SEM ), X -ray diffractometer (XRD), corrosion and microhardness tests. The results show that the surface layer consists of Gamma prime (γ'), iron, magnetite, and epsilon nitride(Ɛ ). Accordingly, the nitriding and the following oxidation treatment led to the enhanced corrosion properties and hardness in comparison to the steel before applying the QPQ process. The most achieved value of hardness was 587 HV which was nearly three times higher than that without the QPQ process. In addition, after 144-hour salt spray testing, corrosion products were observed on the coated surface.

    Keywords: QPQ treatment, CK67 steel, microhardness, corrosion resistanc
  • Farzad Yazdi, AliReza Nasr Esfahani, Saeed Reza Bakhshi Pages 35-45

    According to the widespread use of aluminum alloys in the oil and gas and petrochemical industries and their low corrosion resistance in corrosive environments, it is necessary to make the surface of these alloys resistant to corrosion using a appropriate coating method. In this research, the coating method in an aqueous environment in an autoclave on the surface of 6061 aluminum alloy was used and its corrosion resistance was investigated. The cleaned samples were placed in an autoclave. Then, by controlling the temperature, time and pressure, an oxide / hydroxide coating was created on the surface. X-ray diffraction (XRD) patterns showed that the coating generally contained an AlO(OH) phase. Scanning electron microscopy (SEM ) images of the coating surface showed that the cubic nanocrystals were densely formed throughout the surface. Vickers microhardness test also showed that the coating was soft and had no effect on the surface hardness. However, the polarization curves show that the corrosion current density of the generated substrates is significantly reduced and the corrosion potential is more positive. As the parameters of autoclave temperature, time and pressure increase, the coating thickness increases and the corrosion current density decreases. It was also concluded that the coating method in the aqueous environment inside the autoclave in liquid and immersed state is a more desirable method due to the higher autoclave pressure than the water vapor state. This indicates that the corrosion resistance of 6061 aluminum alloy has been significantly increased by the use of steam coating.

    Keywords: 6061 Alloy, Corrosion resistance, Autoclave, Oxide, hydroxide coating, Polarization